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Belastung in kg des Vakuums auf Bauteile berechnen?
 
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Sunny2007



Anmeldungsdatum: 19.02.2020
Beiträge: 4

Beitrag Sunny2007 Verfasst am: 19. Feb 2020 18:24    Titel: Belastung in kg des Vakuums auf Bauteile berechnen? Antworten mit Zitat

Meine Frage:
Hi Leute,

ich habe folgende Aufgabe, die ich lösen soll und ich mir nicht sicher bin:

In der Vakuum-Kammer hast du einen Druck von 2e-8 mbar. Der Luftdruck an diesem Tag beträgt 1013 hPa. Mit welcher Kraft würde ein metallener Balg ("Ziehharmonika") zusammengezogen werden, wenn die Stabilisierung gelöst wird? Wie viel kg entspricht diese Kraft?

Hinweis: Der Balg hat einen Durchmesser von 69 mm
Edit: in fett


Meine Ideen:
Da der Druck ist, habe ich mit der Fläche begonnen:



Eigentlich müsste ich als nächstes Außendruck minus Innendruck rechnen und die Formel für den Druck nach F umstellen, aber dabei ist der Innendruck doch fast egal und ich würde erwarten, dass die Kraft mehr zunimmt, je besser das Vakuum ist, oder?

So würde ich nämlich nicht einmal auf 100kg kommen, was mir zu wenig erscheint.

Könnt ihr mir helfen und meinen Denkfehler beseitigen?

Grüße
Sandra


Zuletzt bearbeitet von Sunny2007 am 22. Feb 2020 19:03, insgesamt einmal bearbeitet
Frankx



Anmeldungsdatum: 04.03.2015
Beiträge: 885

Beitrag Frankx Verfasst am: 20. Feb 2020 08:54    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
Eigentlich müsste ich als nächstes Außendruck minus Innendruck rechnen und die Formel für den Druck nach F umstellen, aber dabei ist der Innendruck doch fast egal und ich würde erwarten, dass die Kraft mehr zunimmt, je besser das Vakuum ist, oder?


Du hast beide male recht und dennoch ist es kein Widerspruch.
Die Kraft steigt mit zunehmendem Vakuum an, aber eben immer langsamer.
Ein absolutes Vakuum ist nicht erreichbar, aber man kann sich diesem immer weiter nähern.
Entsprechend nähert sich die Druckdifferenz im Versuchsaufbau asymptotisch dem Wert des Außendrucks.
Das erklärt, dass der theoretische maximale Grenzwert für die gesuchte Kraft bei einer Druckdifferenz=Außendruck erreicht würde.

Wenn also bereits ein gutes Vakuum vorliegt, bringt es kaum noch Kraftzuwachs, wenn man es weiter verbessert.

.
GvC



Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14852

Beitrag GvC Verfasst am: 20. Feb 2020 12:13    Titel: Antworten mit Zitat

Sunny2007 hat Folgendes geschrieben:
So würde ich nämlich nicht einmal auf 100kg kommen, ...


1. kg (Kilogramm) ist keine Krafteinheit. Es ist aber nach einer Kraft gefragt.
2. Wie kommst Du auf diesen (ungefähren) Zahlenwert?
Sunny2007



Anmeldungsdatum: 19.02.2020
Beiträge: 4

Beitrag Sunny2007 Verfasst am: 22. Feb 2020 19:12    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo ihr beiden,

danke für die Antworten.

@Frankx: Das beruhigt mich schon mal

@GvC:
Ich habe einen Teil der Aufgabe vergessen, ich editiere das gleich mal. Es wird auch nach dem entsprechenden Gewicht zur Kraft gefragt.

Ich rechne mal vor, wie ich darauf komme:







=> 3787,599 kg


Ich hatte einen Fehler beim Rechnen gemacht den ich jetzt beim Tippen entdeckt habe. Es sind also knapp 4 Tonnen. Stimmt das?


Zuletzt bearbeitet von Sunny2007 am 23. Feb 2020 15:16, insgesamt einmal bearbeitet
Frankx



Anmeldungsdatum: 04.03.2015
Beiträge: 885

Beitrag Frankx Verfasst am: 23. Feb 2020 12:19    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
=> 3787,599 kg


Ich hatte einen Fehler beim Rechnen gemacht den ich jetzt beim Tippen entdeckt habe. Es sind also knapp 4 Tonnen. Stimmt das?


Scheint dir das nicht etwas reichlich?
Schau noch mal auf die verwendeten Einheiten.

Als Faustregel kann man sich merken, dass 1Bar (ca. natürlicher Luftdruck) etwa einer Last von 1kg/cm² entspricht.


.
Sunny2007



Anmeldungsdatum: 19.02.2020
Beiträge: 4

Beitrag Sunny2007 Verfasst am: 23. Feb 2020 15:29    Titel: Antworten mit Zitat

Hi,

doch, es scheint recht viel zu sein wobei es ja auch so Saugheber gibt die schwere Sachen anheben können.

Wenn ich es jetzt komplett mit SI-Einheiten nachrechne dann komme ich auf gerade einmal 0,378 kg. Das scheint aber mit deiner Faustregel auch nicht überein zukommen. Danach müsste ich ungefähr 37 kg bekommen. Ich habe die Umrechnung der Einheiten mit einem Rechner kontrolliert und finde keinen Faktor 100 unterschied.





Irgendwie sehe ich den Fehler einfach nicht. Kannst du mir helfen?
Frankx



Anmeldungsdatum: 04.03.2015
Beiträge: 885

Beitrag Frankx Verfasst am: 23. Feb 2020 18:04    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
wobei es ja auch so Saugheber gibt die schwere Sachen anheben können.


Aber keine 3,8t mit 37cm².

Zitat:
Wenn ich es jetzt komplett mit SI-Einheiten nachrechne dann komme ich auf gerade einmal 0,378 kg. Das scheint aber mit deiner Faustregel auch nicht überein zukommen. Danach müsste ich ungefähr 37 kg bekommen.


Die Einheit bar ist imho keine SI-Einheit, aber SI-konform.

https://de.wikipedia.org/wiki/Druck_(Physik)


1013 mbar=1,013 bar=1,013*10^5 Pa=1,013*10^5 N/m²

1,013*10^5 N/m²*0,003739 m²=378,8 N --> 37,88 kg


.
Sunny2007



Anmeldungsdatum: 19.02.2020
Beiträge: 4

Beitrag Sunny2007 Verfasst am: 23. Feb 2020 19:31    Titel: Antworten mit Zitat

Oh nein, wie dumm von mir! Ich habe mbar=hPa zwar gewusst aber einfach das "Hekto" ignoriert und dann nicht mehr gesehen.

Großen Dank an dich für die Hilfe.
Frankx



Anmeldungsdatum: 04.03.2015
Beiträge: 885

Beitrag Frankx Verfasst am: 23. Feb 2020 19:56    Titel: Antworten mit Zitat

Zitat:
Großen Dank an dich für die Hilfe.

Gern geschehen.

.
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